(57)【要約】【課題】より簡単に、周波数特性を測定することができる振動計測装置を提供する。【解決手段】磁界が形成された空間内に配置された振子の振動を検出する検出器１と、検出器１に接続され、検出器１において検出された振動に基づくデータを処理する処理装置２と、を備える振動計測装置１００であって、処理装置２は、インパルス電流を発生するインパルス電流発生部２１を備え、検出器１は、インパルス電流発生部２１から発生されたインパルス電流によって、磁界内に力を発生させて振子を振動させる検定コイル１１と、検定コイル１１により振動した振子の振動を検出する検出コイル１２と、を備えるよう構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界が形成された空間内に配置された振子の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部に接続され、前記振動検出部において検出された振動に基づくデータを処理する処理部と、を備える振動計測装置であって、
前記処理部は、
インパルス電流を発生するインパルス電流発生手段を備え、
前記振動検出部は、
前記インパルス電流発生手段から発生された前記インパルス電流によって、前記磁界内に力を発生させて前記振子を振動させる振動発生手段と、
前記振動発生手段により振動した前記振子の振動を検出する振動検出手段と、
を備えることを特徴とする振動計測装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記振動に基づくデータに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該振動に基づくデータから周波数特性を取得する周波数特性取得手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の振動計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の振動計測装置の周波数特性測定方法であって、
前記インパルス電流発生手段が、前記インパルス電流を発生するインパルス電流発生ステップと、
前記振動発生手段が、前記インパルス電流発生ステップにより発生した前記インパルス電流によって、前記磁界内に力を発生させて前記振子を振動させる振動発生ステップと、
前記振動検出手段が、前記振動発生ステップにより振動した前記振子の振動を検出する振動検出ステップと、
前記処理部が、前記振動検出ステップにより検出した振動に基づくデータを処理するデータ処理ステップと、
前記周波数特性取得手段が、前記データ処理ステップにより処理した前記振動に基づくデータに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該振動に基づくデータから周波数特性を取得する周波数特性取得ステップと、
を備えることを特徴とする振動計測装置の周波数特性測定方法。
【請求項４】
請求項２に記載の振動計測装置の周波数特性測定方法であって、
前記インパルス電流発生手段が、前記インパルス電流を発生するインパルス電流発生ステップと、
前記処理部が、前記インパルス電流発生ステップにより発生した前記インパルス電流に基づくデータを処理するデータ処理ステップと
前記周波数特性取得手段が、前記データ処理ステップにより処理した前記インパルス電流に基づくデータに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該インパルス電流に基づくデータから周波数特性を取得する周波数特性取得ステップと、
を備えることを特徴とする振動計測装置の周波数特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動計測装置及び振動計測装置の周波数特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動を計測する装置として、例えば、地震に関する振動データを計測する地震計などが知られている。地震計は、例えば、地震振動を検出する検出器や、検出器が検出した振動にかかるアナログ信号をデジタル信号（振動データ）に変換してデータ処理する処理装置、処理装置で処理された振動データを記録する記録装置などを備えて構成される（特許文献１参照）。
【０００３】
検出器は、永久磁石、振子、検出コイルなどを備えた装置であり、振子の位置を制御対象とする。具体的には、検出器は、地震振動などの外乱振動の影響で振子が中立位置からずれると、振子の周囲に巻回された検出コイルに電流を流し、検出コイルに電磁力を発生させることによって、振子が中立位置を保つよう制御する。このとき、検出コイルに供給された電流量によって、地震振動に伴い発生した速度や加速度などの振動量を検出する（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−０８５２５７号公報
【特許文献２】特開２００３−００４５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、現在、上述のような地震計の周波数特性は、例えば、地震計を構成する部位ごとの周波数特性から推定する方法によって求められている。具体的には、振動試験機などを使用して、地震計の構成部位である検出器や処理装置、記録装置などをそれぞれ振動させる。このとき、振動の周波数を、低周波数から高周波数まで徐々に変化させることによって、各構成部位の周波数特性を測定する。そして、得られた各構成部位の周波数特性から、地震計全体の周波数特性を推定する。
【０００５】
しかしながら、この方法だと、地震計の各構成部位の周波数特性を別個に測定するため、例えば、地震計内部における、構成部位間の共振の影響などを正確に反映することができないという問題がある。また、振動の周波数を、低周波数から高周波数まで徐々に変化させて周波数特性を測定する必要があるため、測定に時間がかかるという問題がある。したがって、地震計の周波数特性の測定は、例えば、地震計が完成した段階や、地震計を設置した段階などに限って行われており、例えば、部品を交換した際や定期的には行われていないのが現状である。
【０００６】
本発明の課題は、より簡単に、周波数特性を測定することができる振動計測装置及び振動計測装置の周波数特性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、磁界が形成された空間内に配置された振子の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部に接続され、前記振動検出部において検出された振動に基づくデータを処理する処理部と、を備える振動計測装置であって、前記処理部は、インパルス電流を発生するインパルス電流発生手段を備え、前記振動検出部は、前記インパルス電流発生手段から発生された前記インパルス電流によって、前記磁界内に力を発生させて前記振子を振動させる振動発生手段と、前記振動発生手段により振動した前記振子の振動を検出する振動検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動計測装置であって、前記処理部は、前記振動に基づくデータに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該振動に基づくデータから周波数特性を取得する周波数特性取得手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の振動計測装置の周波数特性測定方法であって、前記インパルス電流発生手段が、前記インパルス電流を発生するインパルス電流発生ステップと、前記振動発生手段が、前記インパルス電流発生ステップにより発生した前記インパルス電流によって、前記磁界内に力を発生させて前記振子を振動させる振動発生ステップと、前記振動検出手段が、前記振動発生ステップにより振動した前記振子の振動を検出する振動検出ステップと、前記処理部が、前記振動検出ステップにより検出した振動に基づくデータを処理するデータ処理ステップと、前記周波数特性取得手段が、前記データ処理ステップにより処理した前記振動に基づくデータに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該振動に基づくデータから周波数特性を取得する周波数特性取得ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の振動計測装置の周波数特性測定方法であって、前記インパルス電流発生手段が、前記インパルス電流を発生するインパルス電流発生ステップと、前記処理部が、前記インパルス電流発生ステップにより発生した前記インパルス電流に基づくデータを処理するデータ処理ステップと前記周波数特性取得手段が、前記データ処理ステップにより処理した前記インパルス電流に基づくデータに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該インパルス電流に基づくデータから周波数特性を取得する周波数特性取得ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、インパルス電流発生手段から発生されたインパルス電流を、振動発生手段に流すだけで、振動発生手段において、振動計測装置の周波数特性の測定に必要な全ての周波数を含む振動を同時に発生させることができ、振動検出手段において、振動発生手段から発生された当該振動を検出することがことができることとなって、より短時間に、周波数特性を測定することができる振動計測装置を提供することができる。
また、インパルス電流発生手段や振動発生手段、振動検出手段などを振動計測装置に備えているので、振動試験機などの装置を使用することなく、振動計測装置の周波数特性の取得に必要なデータを得ることができることとなって、より簡単に、周波数特性を測定することができる振動計測装置を提供することができる。
さらに、振動検出部や処理部などの構成部位を備えた状態で、振動計測装置の周波数特性の取得に必要なデータを得ることができるので、例えば、構成部位間の共振の影響などを反映することができることとなって、より正確に、周波数特性を測定することができる振動計測装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、振動計測装置は、さらに周波数特性取得手段を備えているので、振動計測装置だけを使用して、振動計測装置の周波数特性を取得することができることとなって、より簡単に、周波数特性を測定することができる振動計測装置を提供することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、インパルス電流発生ステップにおいて発生したインパルス電流を、振動発生手段に流すだけで、振動発生ステップでは、振動計測装置の周波数特性の測定に必要な全ての周波数を含む振動を同時に発生することができ、振動検出ステップでは、振動発生ステップにおいて発生した当該振動を検出することができ、データ処理ステップでは、振動検出ステップにおいて検出した当該振動に基づくデータを処理することができ、周波数特性取得ステップでは、データ処理ステップにおいて処理した当該データに対して高速フーリエ変換処理を行い、データ処理ステップにおいて処理した当該データから周波数特性を取得することができることとなって、より短時間に、且つ、より簡単に、振動検出部と処理部とを備えた振動計測装置の周波数特性を測定することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、インパルス電流発生ステップにおいて発生したインパルス電流を、処理部に流すだけで、データ処理ステップでは、振動計測装置の処理部の周波数特性の測定に必要な全ての周波数を含む電流に基づくデータを同時に処理することができ、周波数特性取得ステップでは、データ処理ステップにおいて処理した当該データに対して高速フーリエ変換処理を行い、データ処理ステップにおいて処理した当該データから周波数特性を取得することができることとなって、より短時間に、且つ、より簡単に、振動計測装置の処理部の周波数特性を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
まず、構成について説明する。
【００１６】
〔振動計測装置の構成〕
図１は、本発明の実施の形態である振動計測装置１００の要部構成を示すブロック図である。振動計測装置１００は、例えば、図１に示すように、振動を検出する振動検出部としての検出器１や、検出器１で検出したデータを処理する処理部としての処理装置２、処理装置２で処理されたデータを記録する記録装置３などを備える。検出器１と処理装置２とは、ケーブル４１及び４２によって、処理装置２と記録装置３とは、ケーブル４３によって接続されている。
【００１７】
〔検出器の構成〕
検出器１は、例えば、永久磁石（図示略）、振子（図示略）、振動発生手段としての検定コイル１１、振動検出手段としての検出コイル１２などを備える。振子は、永久磁石により形成された磁界中に弾性支持されており、この振子には、検定コイル１１が巻回されている。したがって、検定コイル１１に電流を流すことによって、振子を振動させることができる。
また、当該振子には、検出コイル１２が巻回されており、その検出コイル１２に電流を流すことによって、当該振子が中立位置を維持するよう制御する。具体的には、振動によって振子が中立位置からずれると、検出コイル１２に電流が流れて、振子を中立位置に維持する力、すなわち、電磁力が発生する仕組みになっている。そして、このとき流れた電流量によって、振動に伴い発生した速度や加速度などの振動量を検出することができるようになっている。検定コイル１１と検出コイル１２とは、同一の振子に巻回しているため、検出コイル１２においては、地震振動だけでなく、検定コイル１１により発生した振動も検出することができる。
【００１８】
〔処理装置の構成〕
処理装置２は、例えば、インパルス電流発生手段としてのインパルス電流発生部２１、アンプモジュール２２、Ａ／Ｄ変換部２３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５、周波数特性取得手段としてのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部２６、入力部２７、表示部２８、ＲＯＭ（Read Only Memory）２９などを備える。
【００１９】
インパルス電流発生部２１は、ケーブル４１を介して、検定コイル１１にインパルス電流を流す電流発生回路である。インパルス電流発生部２１からの電流が検定コイル１１に流れると、磁界内に力が発生して振子が振動する。ここで、インパルス電流とは、理論的には、振幅が無限大、且つ、時間幅が無限小となる、全ての周波数を含む電流のことである。本発明において、インパルス電流発生部２１から発生されるインパルス電流の振幅及び時間幅は、当該インパルス電流によって振動する振子の振動が、振動計測装置１００の周波数特性の測定に必要な周波数範囲内の全ての周波数を含む振動となるよう設定されている。
【００２０】
アンプモジュール２２は、ケーブル４２を介して検出コイル１２から常時送信されるアナログ振動検出信号を、増幅する。また、アンプモジュール２２は、ケーブル４４によって、インパルス電流発生部２１に接続されている。
Ａ／Ｄ変換部２３は、アンプモジュール２２によって増幅されたアナログ信号を、振動値として表したデジタル信号である振動データに変換し、ＣＰＵ２４に出力する。
【００２１】
ＣＰＵ２４は、後述のＲＯＭ２９内に格納された振動計測装置１００用の各種処理プログラムに従って各種の制御動作を行う。
【００２２】
ＲＡＭ２５は、ＣＰＵ２４によって実行される処理プログラムなどをＲＡＭ２５内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などをワークエリアに格納する。
【００２３】
ＦＦＴ処理部２６は、Ａ／Ｄ変換部２３からＣＰＵ２４に出力された振動データに対して、高速フーリエ変換処理をおこない、処理結果データである周波数特性を生成する。ここで、ＦＦＴ処理部２６内には、周知の離散的フーリエ変換式をプログラム化したものが組み込まれている。
【００２４】
入力部２７は、例えば、カーソルキー、文字／数字キー、各種機能キーなどから構成され、オペレータのキー操作に伴う押下信号をＣＰＵ２４に出力する。なお、本発明における入力部２７は、例えば、オペレータが、振動計測装置１００に対して周波数特性を測定するよう指示する際などに使用される。
【００２５】
表示部２８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルなどから構成され、ＣＰＵ２４から入力される表示信号に従って所要の表示処理を行う。なお、本発明における表示部２８は、例えば、周波数特性の測定結果などを表示する。
【００２６】
ＲＯＭ２９は、振動計測装置１００で実行可能なシステムプログラム、当該システムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、その処理プログラムで利用されるデータなどを格納している。これらのプログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形でＲＯＭ２９内に格納されている。具体的には、本発明におけるＲＯＭ２９内には、周波数特性測定プログラム２９１などが格納されている。
【００２７】
周波数特性測定プログラム２９１は、オペレータの指示に基づいて、振動計測装置１００自体が、振動計測装置１００の周波数特性を測定し、その測定結果を出力する機能を実現させる。
具体的には、オペレータによる入力部２７の操作によって、振動計測装置１００の周波数特性の測定が指示されると、ＣＰＵ２４は、周波数特性測定プログラム２９１を実行して、インパルス電流発生部２１から、検定コイル１１にインパルス電流を流す。すると、検定コイル１１にインパルス電流が流れ、磁界内に力が発生して振子が振動し、この振動を検出コイル１２が検出する。このとき、振子の振動は、振動計測装置１００の周波数特性の測定に必要な周波数範囲内の全ての周波数を含む振動となる。検出コイル１２が検出したインパルス電流にかかる振動検出信号は、アンプモジュール２２、Ａ／Ｄ変換部２３を経て、インパルス電流にかかる振動データとして、ＣＰＵ２４に出力される。
【００２８】
そして、ＣＰＵ２４は、インパルス電流にかかる振動データをＦＦＴ処理部２６に出力する。すると、ＦＦＴ処理部２６は、振動データに対して高速フーリエ変換処理を行い、処理結果データである振動計測装置１００の周波数特性を生成する。生成された振動計測装置１００の周波数特性は、ＦＦＴ処理部２６からＣＰＵ２４へ出力される。
【００２９】
さらに、振動計測装置１００の周波数特性がＣＰＵ２４に出力されると、ＣＰＵ２４は、振動計測装置１００の周波数特性を表示部２８に表示させる。
【００３０】
記録装置３は、ケーブル４３を介して、ＣＰＵ２４に接続されており、例えば、ＣＰＵ２４から常時送信される地震振動にかかる振動データを記録する記録媒体３１などを備えている。記録媒体３１は、磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。この記録媒体３１は、記録装置３に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着されるものである。
【００３１】
以上説明した本発明の振動計測装置１００によれば、インパルス電流発生部２１から発生されたインパルス電流を、検定コイル１１に流すだけで、当該検定コイル１１が巻回する振子によって、振動計測装置１００の周波数特性の測定に必要な全ての周波数を含む振動を同時に発生させることができ、検出コイル１２によって、当該振動を検出することができることとなる。そして、処理装置２内のアンプモジュール２２やＡ／Ｄ変換部２３などにおいて、検出コイル１２によって検出された当該振動に基づくデータを処理することができ、ＦＦＴ処理部２６において、当該データに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該データから周波数特性を取得することができることとなって、より短時間に、周波数特性を測定することができる振動計測装置１００を提供することができる。また、本発明の振動計測装置１００は、振動計測装置１００の周波数特性の取得に必要なインパルス電流発生部２１や、検定コイル１１、検出コイル１２、ＦＦＴ処理部２６などを備えているため、振動試験機などの装置を使用することなく、より簡単に、周波数特性を測定することができる振動計測装置１００を提供することができる。
したがって、振動計測装置１００の周波数特性の測定を、振動計測装置１００が完成した段階や、振動計測装置１００を設置した段階などに限って行うだけでなく、部品を交換した際や定期的に行うことが可能となる。
【００３２】
さらに、本発明の振動計測装置１００は、検出器１や処理装置２などを備えた状態で、周波数特性を測定することができるので、例えば、構成部位間の共振の影響などを反映することができることとなって、より正確に、周波数特性を測定することができる振動計測装置１００を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の振動計測装置１００は、検出器１を介さずに、インパルス電流発生部２１から発生するインパルス電流を、直接、アンプモジュール２２に流すことによって、処理装置２のみの周波数特性を測定することができる。具体的には、オペレータによる入力部２７の操作によって、振動計測装置１００の処理装置２の周波数特性の測定が指示されると、ＣＰＵ２４は、インパルス電流発生部２１から、ケーブル４４を介して、アンプモジュール２２にインパルス電流を流す。このとき流れるインパルス電流の振幅及び時間幅は、処理装置２の周波数特性の測定に必要な周波数範囲内の全ての周波数を含む電流となるよう設定されている。アンプモジュール２２に流れたインパルス電流にかかる信号は、Ａ／Ｄ変換部２３を経て、インパルス電流にかかるデータとして、ＣＰＵ２４に出力される。
そして、ＣＰＵ２４は、インパルス電流にかかるデータを、ＦＦＴ処理部２６に出力する。すると、ＦＦＴ処理部２６は、当該データに対して高速フーリエ変換処理を行い、処理結果データである処理装置２の周波数特性を生成する。生成された処理装置２の周波数特性は、ＦＦＴ処理部２６からＣＰＵ２４へ出力される。
さらに、処理装置２の周波数特性がＣＰＵ２４に出力されると、ＣＰＵ２４は、処理装置２の周波数特性を表示部２８に表示させる。
【００３４】
以上説明した本発明の振動計測装置１００の処理装置２の周波数特性測定方法によれば、インパルス電流発生部２１から発生されたインパルス電流を、アンプモジュール２２に流すだけで、アンプモジュール２２やＡ／Ｄ変換部２３などによって、処理装置２の周波数特性の測定に必要な全ての周波数を含む電流に基づくデータを同時に処理することができる。そして、ＦＦＴ処理部２６において、当該データに対して高速フーリエ変換処理を行い、当該データから周波数特性を取得することができることとなって、より短時間に、且つ、より簡単に、振動計測装置１００の処理装置２の周波数特性を測定することができる。
また、それぞれに測定した、振動計測装置１００全体の周波数特性と処理装置２のみの周波数特性とから、検出器１のみの周波数特性を推定することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記した実施の形態のものに限るものではない。
振動計測装置１００は、ＣＰＵ２４や、ＲＡＭ２５、入力部２７、表示部２８、ＲＯＭ２９などを備えた外部機器に接続されてもよい。振動計測装置１００と外部機器とが接続されることによって、例えば、外部機器から振動計測装置１００を遠隔操作すること、振動計測装置１００から外部機器に振動データを出力することなどが可能になる。
また、本発明においては、振動計測装置１００の処理装置２にＦＦＴ処理部２６及び周波数特性測定プログラム２９１を備えたが、外部機器のみにＦＦＴ処理部２６及び周波数特性測定プログラム２９１を備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態である振動計測装置の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  振動計測装置
１  検出器（振動検出部）
１１  検定コイル（振動発生手段）
１２  検出コイル（振動検出手段）
２  処理装置（処理部）
２１  インパルス電流発生部（インパルス電流発生手段）
２２  アンプモジュール
２３  Ａ／Ｄ変換部
２４  ＣＰＵ
２５  ＲＡＭ
２６  ＦＦＴ処理部（周波数特性取得手段）
２９  ＲＯＭ
２９１  周波数特性測定プログラム
３  記憶装置
【図１】
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